[发明专利]用于控制永磁电动机驱动系统的方法及系统

说明书

技术领域

本发明大致涉及控制交流(AC)电动机，更具体的是涉及用于控制同步永磁电动机的系统和方法。

背景技术

交流电动机使用于多种应用场合中，其中包括车辆，并且希望交流感应电动机具有简单的、坚固的结构，并且需要易维护以及节省成本。在车辆中使用的交流电动机通常受到控制(例如，通过电压源变换器)，以使得所述电动机相电流为正弦曲线。提供正弦曲线形的输入电流给所述交流电动机通常可以产生最高平均转矩，而不会产生额外的低频谐波，该低频谐波可以是所述交流电动机中的转矩脉动源。

在电动车辆(EV)/燃料电池电动车辆(FCEV)/混合电动车辆(HEV)动力装置中，其中一种设计可以最大程度地利用有效直流总线电压。利用基于感应电机的动力装置驱动系统，通常实施六级切换操作以便在高速范围运行期间利用直流总线电压。由于存在滑动(slip)(也就是，转子频率和定子频率之间的差)，因此利用感应电机来实现该六级操作通常很简单。例如，可以通过控制所述定子电压的相位来控制该滑动。

一些交流电动机是具有正弦曲线形的反电磁场(EMF)波形的永磁电动机。同步永磁电动机(SPMM)通常具有高的功率密度和高效率特性，并因此而较适合于EV/FCEV/HEV动力装置场合。滑动的概念不适用于SPMM驱动系统，这是因为SPMM缺少可测的滑动。此外，所述转子电流的幅值易受相对于转子角度的绝对定子电压相位的影响，因此实现SPMM的六级控制是复杂的。六级控制算法通常具有处于传统矢量控制算法和所述六级控制算法之间的复杂的过渡算法。这些过渡算法进一步增加了SPMM的六级控制的复杂度。

因此，需要提供一种控制永磁电动机驱动系统的方法。更具体的是，需要提供一种用于控制SPMM驱动系统的方法，该驱动系统最优地利用所述直流总线电压，同时保持定子电流的控制。此外，需要提供一种用于永磁电动机驱动系统的控制系统。而且，结合附图和前述技术领域以及背景技术部分的内容，本发明的其它所需的特征和特性将从随后详细的描述和所附的权利要求中变得更加明显。

发明内容

提供用于控制永磁电动机的方法和系统。在一个示例性实施例中，提供一种方法来控制永磁电动机，该方法包括响应于电压误差调节第一电流指令，从而产生第一调节电流的步骤、将每个所述第一调节电流和第二电流指令限制在最大电流值以下的步骤、将所述第一调节电流转换成第一电势的步骤、将所述第二电流指令转换成第二电势的步骤，以及提供所述第一和第二电势给所述永磁电动机的步骤。该电压误差在所述永磁电动机电压饱和期间从第二电流指令得到。

在另一个示例性实施例中，提供一种用于控制永磁电动机的方法，该方法包括响应于第一电压误差调节第一电流指令，从而产生第一调节电流的步骤、响应于第二电压误差调节所述第二电流指令，从而产生第二调节电流的步骤、将每个所述第一调节电流和所述第二电流指令限制在最大电流值以下的步骤、将所述第一调节电流转换成第一电势的步骤、将所述第二调节电流转换成第二电势的步骤，以及提供所述第一和第二电势给所述永磁电动机的步骤。该第一电压误差在所述永磁电动机电压饱和期间从第二电流指令得到。该第二电压误差在所述永磁电动机电压饱和期间从第一电流指令得到。

提供一种控制系统，用于调整具有饱和电流的永磁电动机的输入电压。该控制器包括第一电流补偿模块、第二电流补偿模块以及转换模块。该第一电流补偿模块被构造成从第一电流指令中减去第一误差，从而产生第一调节电流，并且将所述第一调节电流限制到第一最大电流，从而产生第一限制电流。所述第二电流补偿模块被构造成将第二电流指令限制到第二最大电流，从而产生第二限制电流。所述第二最大电流从所述第一最大电流和所述饱和电流得到。该转换模块耦合到所述第一和第二电流补偿模块，以用于将所述第一限制电流转换成第一输入电压，并用于将所述第二限制电流转换成第二输入电压。当将所述第二限制电流转换成所述第二输入电压时产生所述第一误差。

附图说明

本发明将结合附图来进行描述，其中相同的标记表示相同的元件，以及

图1是根据本发明的一个示例性实施例的永磁电动机的控制系统的框图；

图2是根据本发明的另一个示例性实施例的永磁电动机的控制系统的框图；

图3是用于说明本发明的控制系统的操作的峰值转矩的曲线图；

图4是用于说明本发明的控制系统的操作的峰值功率的曲线图；

图5是用于说明本发明的控制系统的操作的系统效率的曲线图；以及

图6是根据本发明的一个示例性实施例控制永磁电动机的方法的流程图。

具体实施方式